[論文レビュー] BeppoSAX observations of Mkn 3: Piercing through the torus of a Seyfert 2 galaxy

M. Cappi, L. Bassani+16 more|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 1999

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、Seyfert 2銀河Mkn 3におけるBeppoSAXの広帯域X線観測（0.6–150 keV）を提示し、高い中性原子密度（N_H ~ 10²⁴ cm⁻²）と急勾配の力率スペクトル（Γ ~ 1.8）を明らかにした。150 keVまで高エネルギー端末のカットオフは認められない。データは、強い吸収がトーラス縁を通過する透過によって生じ、非吸収反射成分が内側のトーラス表面での再処理を示しており、再処理器のサイズは少なくとも2 pc以上であると示唆する。

ABSTRACT

A new BeppoSAX broad-band (0.6-150 keV) spectrum of the Seyfert 2 galaxy Mkn 3 is presented. The spectrum provides a direct measurement of a large, neutral column of gas with Nh~10**24 cm**-2 in the source direction. The source, as bright as 3C 273 above 10 keV, has a steep (Gamma~1.8) spectrum without any evidence of a high-energy cutoff up to at least 150 keV. At lower energies, the data are best modeled with the addition of an unabsorbed reflection component. Combining these data with previous Ginga and ASCA observations, the Fe K$_α$ and reflection continuum indicate that the reprocessed emission is responding slower than the intrinsic continuum variations suggesting a size of the reprocessor >= 2 pc. Identifying such a reprocessor with a (close to edge-on) obscuring torus, the overall result fits well into unified models since, presumably, one can interpret the strong absorption as due to transmission through the rim of the torus and the unabsorbed (directly viewed) reflection component as due to reprocessing from the torus inner surface.

研究の動機と目的

• 広帯域BeppoSAXデータを用いて、Seyfert 2銀河Mkn 3のX線スペクトル的性質を調査すること。
• 高いX線吸収を引き起こす遮蔽媒体の性質と幾何学的構造を特定すること。
• 主核連続スペクトルの再処理を分析することで、活動銀河核の統一モデルの予測を検証すること。
• 連続スペクトルと反射変動の時間遅れに基づいて、再処理器のサイズを推定すること。
• Mkn 3のスペクトルに観測された非吸収反射成分の起源を明確にすること。

提案手法

• 0.6–150 keVをカバーするBeppoSAX広帯域X線データの取得により、完全なスペクトルエネルギー分布を取得すること。
• 力率スペクトル連続スペクトル、高い原子密度吸収成分（N_H ~ 10²⁴ cm⁻²）、および反射成分を含むモデルを用いたスペクトルフィッティング。
• 理論的冷却・中性物質からの反射モデルと観測スペクトルを比較し、再処理器の幾何学的形状と光学的厚さを制約すること。
• GingaおよびASCA観測の先行結果とBeppoSAXデータを組み合わせ、変動時標を研究し、再処理器のサイズを推定すること。
• 連続スペクトルの変動と反射成分の応答の間に観測された遅れを応用して、再処理器のサイズを推定すること。
• 統一モデルの仮定を適用し、視線方向の幾何学的構造をトーラス縁を通過する透過と内側トーラス表面の観測として解釈すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Mkn 3の真のX線スペクトルは、0.6–150 keVの広帯域においてどのように振る舞うか？
• RQ2 X線スペクトルに観測された非吸収反射成分の起源は何か？
• RQ3 観測されたスペクトル変動は、再処理器のサイズと幾何学的形状をどのように制限するか？
• RQ4 観測された吸収と反射は、不連続で縁側のトーラスを含む統一モデルで説明可能か？
• RQ5 再処理領域の物理的スケールは何か？また、Seyfert 2銀河におけるトーラスの期待されるサイズと比較するとどうなるか？

主な発見

• Mkn 3のX線スペクトルは、光子指数Γ ≈ 1.8の急勾配の力率スペクトル形状を示し、150 keVまで高エネルギー端末のカットオフなしに延びている。
• 中性ガスの高い原子密度（N_H ≈ 10²⁴ cm⁻²）が直接測定され、視線方向に強い吸収が存在することが示された。
• 軟X線データを適切にフィットするには非吸収反射成分が必須であり、これは遠方または幾何学的に広がった領域からの再処理を示唆する。
• 連続スペクトルと反射変動の間の時間遅れから、再処理器のサイズが少なくとも2 pc以上であると推定され、大規模なトーラス構造と整合的である。
• スペクトル的特徴は、ほぼ縁側のトーラスの縁を通過して観測され、内側表面からの直接視認が非吸収反射を生じるという統一モデルによって最もよく説明される。
• 全体的なスペクトルエネルギー分布は、Mkn 3に隠れた再処理トーラスが存在することを支持しており、Seyfert銀河の統一モデルと整合的である。